本发明涉及空调系统控制和计费，更具体地说，涉及多类型空调系统的智能节能控制与分户计费方法及装置。
背景技术：
1、随着建筑行业的快速发展和人们对居住环境舒适度的要求不断提高，空调系统已成为现代建筑中不可或缺的组成部分，然而，传统空调系统在运行过程中往往存在能耗高、管理不便、费用分摊不公等问题，特别是在多用户共享空调系统的情况下，如何公平、准确地计算每个用户的空调使用费用，成为亟待解决的技术难题。
2、参考公开号为cn118757897a的专利申请公开了一种空调节能的控制方法，包括以下步骤：通过传感器对室内空间进行感知，以判断所述室内是否有人员，若无人员，则保持空调的待机状态；若有人员，则开启空调，并通过安装在室内的摄像头对室内进行拍照，得到室内图像，基于所述室内图像计算室内的人员密度；通过所述空调内的温差传感器获取室内外温差，调用数据库内所述空调对应的建筑结构，基于室内外温差、人员密度及建筑结构对室内需求冷量进行预测，得到室内的需求冷量；将需求冷量输入预设的虚拟孪生模型内，得到冷量控制策略；基于所述冷量控制策略对所述开启空调进行节能控制；解决了缺乏对室内外环境变化及人员活动情况的综合考虑，控制策略单一且不够灵活的技术问题；
3、但是，现有技术不能将环境数据、用户行为数据以及设备状态数据进行结合用以评估分析空调能耗情况，无法根据能耗评估分析结果对空调的运行模式进行动态调整，且不能根据不同空调类型的特点优化运行模式；同时现有技术不能对不同用户的独立能耗进行监控并精确计费，且无法兼顾空调系统的不同使用场景，不能实现全方位的节能与成本分配优化。
4、为此，我们针对上述问题提出多类型空调系统的智能节能控制与分户计费方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供多类型空调系统的智能节能控制与分户计费方法及装置，解决了现有技术不能将环境数据、用户行为数据以及设备状态数据进行结合用以评估分析空调能耗情况，无法根据能耗评估分析结果对空调的运行模式进行动态调整，且不能根据不同空调类型的特点优化运行模式；同时现有技术不能对不同用户的独立能耗进行监控并精确计费，且无法兼顾空调系统的不同使用场景，不能实现全方位的节能与成本分配优化的问题。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
3、多类型空调系统的智能节能控制与分户计费方法，包括以下步骤：
4、步骤一：通过物联网设备实时采集环境数据、用户行为数据和设备状态数据，将采集的数据存入mysql数据库的相应表中，对数据进行清洗处理，清洗后的数据存储在新的数据库表中；
5、步骤二：通过时间序列分析用户在一天中不同时间的空调使用情况，识别用户行为模式，对空调的能耗情况进行评估分析；
6、步骤三：根据空调的能耗情况评估分析结果，动态调整空调的运行模式，并根据不同空调类型的特点优化运行模式；
7、步骤四：为每个用户记录独立的能耗数据，建立计费系统，根据能耗记录和使用模式，制定计费方案；
8、步骤五：开发响应式用户界面，实时展示当前和历史能耗信息，用户界面提供空调控制功能，用户界面还集成账单查看功能，并支持账单的在线支付。
9、作为本发明的一种优选实施方式，通过时间序列分析空调使用情况的具体过程如下：
10、将收集到的环境数据、用户行为数据以及设备状态数据按半小时进行分组，环境数据包括湿度、温度和光照强度，用户行为数据包括开关状态和设定温度，设备状态数据包括运行模式和功率消耗；
11、计算每个时间段内空调的总能耗，计算每个时间段内空调的平均能耗，计算每个时间段内空调的最大能耗、计算每个时间段内空调的最小能耗，计算每个时间段内空调开机和关机次数，计算每个时间段内用户设置的目标温度的平均值，计算每个时间段的环境温度、环境湿度和环境光照强度，通过可视化工具绘制折线图和柱状图展示能耗与时间的关系，找出高峰使用时段和低峰使用时段。
12、作为本发明的一种优选实施方式，识别用户行为模式的具体过程如下：
13、获取每个用户在多个时间段的能耗数据，构建用户特征数据集，用户特征数据集的内容包括用户id、时间段、总能耗、平均能耗、最大能耗、最小能耗、开机次数、关机次数、目标温度的平均值、环境温度、环境湿度以及环境光照强度，对用户特征数据集进行清洗和标准化处理，使用k-means聚类算法对用户行为进行分类，设定用户分为三类，即k=3，使用k-means 算法对标准化后的用户特征数据集进行聚类，聚类完成后，每个用户会被分配到一个聚类标签，按聚类标签分组为类0、类1和类2，类0表示节能型用户，具有较低的总能耗、平均能耗以及高设定温度，类1表示普通型用户，能耗和开机次数处于中间水平，类2表示高频使用型用户，具有较高的总能耗和开机次数。
14、作为本发明的一种优选实施方式，对空调的能耗情况进行评估分析的具体过程如下：
15、获取到多个时间段内空调运行时的平均能耗值，以此构建平均能耗值的集合a，获取到集合a中的均值，并将集合a中的均值标记为平均能耗值均值，以时间为x轴，以平均能耗值均值为y轴建立直角坐标系，通过描点的方式绘制平均能耗值均值曲线，同时在该坐标系中绘制预设平均能耗值均值阈值曲线，从坐标系中获取到平均能耗值均值曲线位于预设平均能耗值均值阈值曲线上方线段所对应时长和上方线段与预设平均能耗值均值阈值曲线所围成的面积经归一化处理后得到的积值，并将其标记为能耗异常风险值nyf。
16、作为本发明的一种优选实施方式，获取到多个时间段内空调运行时所处环境的实时湿度、实时温度和实时光照强度，将实时湿度相较于预设适宜湿度范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到实时湿度差值ssc，将实时温度相较于预设适宜温度范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到实时温度差值swc，将实时光照强度相较于预设适宜光照强度范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到实时光照强度差值sgc；
17、通过公式得到环境异常风险值，其中，b1、b2、b3均为预设比例系数，b3＞b2＞b1＞0；
18、获取到多个时间段内空调运行时的开机次数、关机次数和设定温度，将开机次数相较于预设开机次数进行差值计算并取绝对值以得到开机次数差值kcc，将关机次数相较于预设关机次数进行差值计算并取绝对值以得到关机次数差值gcc，将设定温度相较于预设设定温度范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到设定温度差值swd；
19、通过公式得到行为异常风险值，其中，c1、c2、c3均为预设比例系数，c3＞c2＞c1＞0。
20、作为本发明的一种优选实施方式，获取能耗异常风险值nyf、环境异常风险值hyf和行为异常风险值xyf；
21、通过公式得到能耗评估系数，其中，d1、d2、d3为预设比例系数，d1、d2、d3的取值均大于零，并将能耗评估系数npx与预设能耗评估系数阈值进行比对分析：
22、若能耗评估系数npx大于预设能耗评估系数阈值最大值，则表明空调处于高能耗模式；
23、若能耗评估系数npx大于等于预设能耗评估系数阈值最小值且小于等于预设能耗评估系数阈值最大值，则表明空调处于中等能耗模式；
24、若能耗评估系数npx小于预设能耗评估系数阈值最小值，则表明空调处于低能耗模式。
25、作为本发明的一种优选实施方式，根据空调的能耗模式评估分析结果，对空调的运行模式进行动态调整的具体过程如下：
26、若判定空调处于高能耗模式，需要采取节能措施，节能措施包括降低空调温度设定、限制空调运行的区域以及增加智能遮阳或室内通风方式；
27、若判定空调处于中等能耗模式，需要维持当前设置，进行轻微优化，优化措施包括调整空调运行时间和提高系统运行效率；
28、若判定空调处于低能耗模式，需要放宽空调设定，增加舒适度，调整措施包括提高设定温度和开启额外的房间。
29、作为本发明的一种优选实施方式，根据不同空调类型的特点优化运行模式的具体过程如下：
30、对于多联机空调，优先级调度分析各个室内机的使用情况，系统会优先为高使用率房间提供冷气或暖气，在高能耗模式下，针对使用率较低的房间，系统会采取局部调节措施，局部调节措施包括降低风速、提高温度设定、定时关闭、分区控制和智能温控；
31、对于中央空调，通过区域及时段控制，系统依据能耗预测结果调整各区域的冷却与加热能力，在工作日的高峰时段，提前开启系统减少启动负荷，在低峰时段，则适度提高设定温度，使用定时器和传感器实时监测每个房间的占用情况，自动对未占用的房间进行调整或切换至待机状态；
32、对于分体式空调，通过自学习算法根据用户的使用习惯自主优化运行模式，提前切换至睡眠模式，通过移动设备集成，用户能在外部实时控制空调的运行状态，实施远程预冷或定时开关机。
33、作为本发明的一种优选实施方式，建立计费系统和制定计费方案的具体过程如下：
34、用户的能耗数据通过智能电表进行实时采集，通过智能电表独立记录每个用户在多个时间段内的电能消耗，记录内容包括时间戳、用户id以及能耗，将采集的能耗数据存储在mysql数据库中，每个用户的数据按用户id进行管理；
35、建立计费系统，制定计费方案，设定计费费率，计费费率包括基本费率、高峰费率和低峰费率，其中基本费率设定为0.52元/kwh，适用于除高峰时段和低峰时段之外的时间，高峰费率设定为0.74元/kwh，适用于工作日的18:00至22:00，低峰费率则设定为0.38元/kwh，适用于每天22:00至次日18:00的非高峰时段，为了控制高峰电力使用，如果某一用户在短时间内的用电量超出设定的阈值，计算总费用时会单独追加惩罚性费用，惩罚性费率为1.20元/kwh，惩罚性费用为短时间内的超出设定阈值的能耗乘以惩罚性费率；
36、在计算每位用户的电费时，使用如下公式计算：
37、c=e基本×r基本+e高峰×r高峰+e低峰×r低峰+e惩罚×r惩罚；
38、其中c为总费用，e基本表示基本时段的能耗、e高峰表示高峰时段的能耗，e低峰表示低峰时段的能耗，e惩罚表示超出设定阈值的能耗，r基本表示基本费率，r高峰表示高峰费率，r低峰表示低峰费率，r惩罚表示惩罚性费率；
39、系统自动生成详细的账单，账单中包含用户id、账单周期、高峰费用构成、低峰费用构成、惩罚性费用构成以及总费用。
40、作为本发明的一种优选实施方式，多类型空调系统的智能节能控制与分户计费装置，所述装置包括：
41、数据采集处理模块，用于获取环境数据、用户行为数据和设备状态数据，并对采集的数据进行存储和清洗处理；
42、能耗评估分析模块，用于分析用户对空调的使用情况，识别用户模式，并对空调的能耗情况进行评估分析；
43、运行模式优化模块，用于根据能耗评估分析结果动态调整运行模式，并根据空调类型特点优化运行模式；
44、计费系统模块，用于记录用户独立的能耗数据，建立计费系统，根据能耗记录和使用模式，制定并执行计费方案，自动生成详细的账单；
45、用户界面模块，用于开发响应式用户界面，实时展示当前和历史能耗信息，提供空调控制功能，界面集成账单查看功能并支持账单的在线支付。
46、相比于现有技术，本发明的优点在于：
47、本发明中，通过时间序列分析用户使用情况，识别用户模式，能够综合环境数据、用户行为数据以及设备状态数据对空调能耗情况进行分析，能够根据能耗评估分析结果对空调的运行模式进行动态调整，并能够根据不同空调类型的特点优化运行模式；
48、本发明中，通过智能电表对每个用户的独立能耗进行实时采集，建立计费系统，制定计费方案，并根据空调系统使用的高峰和低峰使用场景设定高峰费率和低峰费率，且为了控制高峰电力使用，设定惩罚性费率，通过上述处理能够兼顾空调系统的不同使用场景，从而能够实现全方位的节能与成本分配优化。
1.多类型空调系统的智能节能控制与分户计费方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多类型空调系统的智能节能控制与分户计费方法，其特征在于，通过时间序列分析空调使用情况的具体过程如下：
3.根据权利要求2所述的多类型空调系统的智能节能控制与分户计费方法，其特征在于，识别用户行为模式的具体过程如下：
4.根据权利要求3所述的多类型空调系统的智能节能控制与分户计费方法，其特征在于，对空调的能耗情况进行评估分析的具体过程如下：
5.根据权利要求4所述的多类型空调系统的智能节能控制与分户计费方法，其特征在于，获取到多个时间段内空调运行时所处环境的实时湿度、实时温度和实时光照强度，将实时湿度相较于预设适宜湿度范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到实时湿度差值ssc，将实时温度相较于预设适宜温度范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到实时温度差值swc，将实时光照强度相较于预设适宜光照强度范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到实时光照强度差值sgc；
6.根据权利要求5所述的多类型空调系统的智能节能控制与分户计费方法，其特征在于，获取能耗异常风险值nyf、环境异常风险值hyf和行为异常风险值xyf；
7.根据权利要求6所述的多类型空调系统的智能节能控制与分户计费方法，其特征在于，根据空调的能耗模式评估分析结果，对空调的运行模式进行动态调整的具体过程如下：
8.根据权利要求1所述的多类型空调系统的智能节能控制与分户计费方法，其特征在于，根据不同空调类型的特点优化运行模式的具体过程如下：
9.根据权利要求1所述的多类型空调系统的智能节能控制与分户计费方法，其特征在于，建立计费系统和制定计费方案的具体过程如下：
10.多类型空调系统的智能节能控制与分户计费装置，其特征在于，所述装置包括：
